生物化學(xué)：第十章蛋白質(zhì)的生物合成

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1、1第十章第十章 蛋蛋 白白 質(zhì)質(zhì) 的的 生生 物物 合合 成成-翻譯翻譯(translation)(translation)2第一節(jié)第一節(jié) 蛋白質(zhì)合成體系蛋白質(zhì)合成體系第二節(jié)第二節(jié) 蛋白質(zhì)的合成過程蛋白質(zhì)的合成過程3l以以氨基酸氨基酸為原料為原料l以以mRNAmRNA為模板為模板l以以tRNAtRNA為運載工具為運載工具l以以核糖體核糖體為合成場所為合成場所l起始、延伸、終止因子、起始、延伸、終止因子、ATPATP、MgMg2+2+等等第一節(jié)第一節(jié) 蛋白質(zhì)合成體系蛋白質(zhì)合成體系4l密碼子密碼子(codon(codon) )：mRNAmRNA上每上每3 3個相鄰的核苷酸編碼蛋白個相鄰的核苷酸編碼

2、蛋白 質(zhì)多肽鏈中的一個氨基酸，這三個質(zhì)多肽鏈中的一個氨基酸，這三個 核苷酸就稱為一個密碼子或三聯(lián)體核苷酸就稱為一個密碼子或三聯(lián)體 密碼子，密碼子， l起始密碼起始密碼AUGAUGl終止密碼終止密碼第一節(jié)第一節(jié) 蛋白質(zhì)合成體系蛋白質(zhì)合成體系5遺遺傳傳密密碼碼字字典典6遺傳密碼的基本特點遺傳密碼的基本特點l方向性方向性: mRNA從從5到到3，連續(xù)閱讀，肽鏈合成從，連續(xù)閱讀，肽鏈合成從N端到端到C端；端；l簡并性簡并性: 一種氨基酸有多個密碼子；一種氨基酸有多個密碼子； 同義密碼子同義密碼子：編碼同一種氨基酸的不同密碼子。編碼同一種氨基酸的不同密碼子。Pro 的密碼子有的密碼子有CCA、CCT、C

3、CG、CCC四種，人類基因選四種，人類基因選擇擇CCA/T/C三種而不選擇三種而不選擇CCG，而大腸桿菌只選擇，而大腸桿菌只選擇CCG。密碼子偏愛性（密碼子偏愛性（codon bias)：不同物種使用同義密碼子的頻率不同。不同物種使用同義密碼子的頻率不同。第一節(jié)第一節(jié) 蛋白質(zhì)合成體系蛋白質(zhì)合成體系7l通用性與例外通用性與例外: 從最簡單的生物（病毒）到人類，使從最簡單的生物（病毒）到人類，使用同一套遺傳密碼；用同一套遺傳密碼； 例外例外：人線粒體中，人線粒體中，UGA不編碼終止信號，編碼不編碼終止信號，編碼Trp；AUA和和AUU不編碼不編碼Ile而作為起始信號；而作為起始信號；AGA和和AG

4、G不編碼不編碼Arg而作而作為終止信號。為終止信號。l讀碼的連續(xù)性讀碼的連續(xù)性：密碼子的排列是連續(xù)的，且相鄰密碼密碼子的排列是連續(xù)的，且相鄰密碼子互不重疊；子互不重疊；l起始密碼子和終止密碼子起始密碼子和終止密碼子: AUG可作為起始信號和可作為起始信號和 Met的密碼子；的密碼子； 終止密碼子不編碼任何氨基酸稱為終止密碼子不編碼任何氨基酸稱為無義密碼子。無義密碼子。8l 變偶性（變偶性（wobble）：）：密碼子的專一性主要取決密碼子的專一性主要取決于前兩位堿基，第三位堿基的重要性較低，可以于前兩位堿基，第三位堿基的重要性較低，可以有一定程度的變動，稱為擺動性或變偶性。有一定程度的變動，稱為

5、擺動性或變偶性。纈氨酸：纈氨酸：UGU, UGC, UGA, UGG9二、氨基酸的二、氨基酸的“搬運工具搬運工具”-tRNA tRNA的功能區(qū)的功能區(qū) ： 3 端端CCA上的上的AA接受位點接受位點 識別氨酰識別氨酰-tRNA合成酶位點合成酶位點 DHU臂、反密碼子環(huán)、氨基酸臂臂、反密碼子環(huán)、氨基酸臂 核糖體識別位點核糖體識別位點 TC環(huán)環(huán) 反密碼子位點反密碼子位點 第一節(jié)第一節(jié) 蛋白質(zhì)合成體系蛋白質(zhì)合成體系10甲酰甲硫氨酸（甲酰甲硫氨酸（fMetfMet), ), tRNAtRNAf ffmetfmet甲硫氨酸（甲硫氨酸（Met), Met), tRNAtRNAi imetmettRNAtR

6、NAm mmetmettRNAtRNAmetmet一種氨基酸至少有一種以上的一種氨基酸至少有一種以上的tRNAtRNA轉(zhuǎn)運，如：甲硫氨酸只轉(zhuǎn)運，如：甲硫氨酸只有一種密碼子有一種密碼子(AUG),(AUG),卻至少有兩種負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運的卻至少有兩種負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運的tRNAtRNA。二、氨基酸的二、氨基酸的“搬運工具搬運工具”-tRNA11三、三、 肽鏈合成的肽鏈合成的“裝配機裝配機”-核糖體核糖體核糖體核糖體 由幾種由幾種rRNA和幾和幾十種蛋白質(zhì)組成的亞細(xì)胞十種蛋白質(zhì)組成的亞細(xì)胞顆粒。顆粒。作用作用 蛋白質(zhì)合成的場所。蛋白質(zhì)合成的場所。 合合 成成 原原 料料第一節(jié)第一節(jié) 蛋白質(zhì)合成體系蛋白質(zhì)合成體系12

7、第一節(jié)第一節(jié) 蛋白質(zhì)合成體系蛋白質(zhì)合成體系13核核糖糖體體循循環(huán)環(huán)多核糖體多核糖體單核糖體單核糖體核糖體亞基核糖體亞基14四、翻譯輔助因子四、翻譯輔助因子第一節(jié)第一節(jié) 蛋白質(zhì)合成體系蛋白質(zhì)合成體系15第二節(jié)第二節(jié) 蛋白質(zhì)的合成過程蛋白質(zhì)的合成過程16第二節(jié)第二節(jié) 蛋白質(zhì)的合成過程蛋白質(zhì)的合成過程1718SD序列序列 (Shine-Dalgarno序列序列): 原核生物原核生物mRNA中中位于起始密碼位于起始密碼子子上游上游10個個核苷酸左右處核苷酸左右處的一段的一段富含嘌呤富含嘌呤的核苷酸序列，通過與的核苷酸序列，通過與16S rRNA 3端的端的序列互補配對，使核糖體識別翻譯起始密碼子。序列

8、互補配對，使核糖體識別翻譯起始密碼子。1、起始密碼子的識別、起始密碼子的識別19CHO-HN-CH-COO-tRNA CH2 CH2 S CH3 H2N-CH-COO-tRNA CH2 CH2 S CH3Met-tRNAfMetfMet-tRNAffMetN10-甲酰甲酰FH4FH4甲?；讣柞；? 2、起始復(fù)合物的形成、起始復(fù)合物的形成2050S大亞基與大亞基與30S小亞基分離小亞基分離IF3 起始因子起始因子IF-3使使70S核糖體發(fā)生解離；核糖體發(fā)生解離；21IF3IF1A U G53 IF330S與與IF1結(jié)合后再與結(jié)合后再與mRNA結(jié)合形成結(jié)合形成 IF1IF330SmRNA復(fù)合物

9、；復(fù)合物；22IF3IF1IF2GTPA U G53 在起始因子在起始因子IF2GTP的幫助下，起始的幫助下，起始 氨酰氨酰-tRNA與與30S小亞基結(jié)合；小亞基結(jié)合；23IF3IF1IF2GTPGDPPiA U G53 GTP水解，起始因子從水解，起始因子從30S小亞基上釋放，小亞基上釋放， 30S小亞基與小亞基與50S大亞基重新組裝成功能完全大亞基重新組裝成功能完全 的的70S核糖體；核糖體；24IF-3IF-1A U G53IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi起始過程消耗起始過程消耗1個個GTP25第二節(jié)第二節(jié) 蛋白質(zhì)的合成過程蛋白質(zhì)的合成過程指按照指按照mRNA三聯(lián)體密碼的指導(dǎo)，依

10、次添加氨三聯(lián)體密碼的指導(dǎo)，依次添加氨基酸基酸從從N端向端向C端端延伸肽鏈。延伸肽鏈。延長因子延長因子生物功能生物功能EF-Tu促進(jìn)氨酰促進(jìn)氨酰-tRNA進(jìn)入進(jìn)入A位與位與mRNA結(jié)合結(jié)合EF-Ts使使EF-TuGDP再生為再生為EF-TuGTPEF-G水解水解GTP，使核糖體在，使核糖體在mRNA上沿上沿5 3方向移動一個密碼子的距離方向移動一個密碼子的距離26在在EF-TuGTP的幫助下，一個新的氨酰的幫助下，一個新的氨酰-tRNA進(jìn)進(jìn)入核糖體的入核糖體的A位。位。Tu -GTPGDPA U G53Tu27在肽酰轉(zhuǎn)移酶作用下，在肽酰轉(zhuǎn)移酶作用下，P位位tRNA上攜帶的氨基酸上攜帶的氨基酸轉(zhuǎn)移

11、到轉(zhuǎn)移到A位氨基酸上并位氨基酸上并形成肽鍵。形成肽鍵。fMetA U G5328延伸因子延伸因子EF-G有轉(zhuǎn)位酶活性，可結(jié)合并水解有轉(zhuǎn)位酶活性，可結(jié)合并水解1分子分子GTP，促進(jìn)核糖體向，促進(jìn)核糖體向mRNA的的3端移動。端移動。fMetA U G535329當(dāng)當(dāng)mRNA上上終止密碼子終止密碼子出現(xiàn)在出現(xiàn)在A位時，多肽鏈合成停止。位時，多肽鏈合成停止。釋放因子釋放因子RFRF識別終止密碼子，并將合成識別終止密碼子，并將合成的肽鏈從肽的肽鏈從肽酰酰-tRNA-tRNA上水解下來。上水解下來。mRNAmRNA離開核糖體，核糖體大小亞基再次分離。離開核糖體，核糖體大小亞基再次分離。U A G53RFCOO-肽肽鏈鏈合合成成終終止止過過程程 5330 31 3233（1 1）酶：）酶：蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶；蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶； （2 2）分子伴侶：）分子伴侶：一類能幫助新生肽鏈運輸、折疊、正一類能幫助新生肽鏈運輸、折疊、正 確組裝和成熟的蛋白質(zhì)，類似酶但沒確組裝和成熟的蛋白質(zhì)，類似酶但沒 有酶的專一性，稱有酶的專一性，稱伴侶蛋白伴侶蛋白(chaperonin)。